[发明专利]半导体基板的制造方法、SOI晶圆的制造方法及SOI晶圆

说明书

本发明提供一种可在单晶硅基板上形成低缺陷、高结晶性、厚膜的SiC单晶膜的半导体基板的制造方法。所述半导体基板的制造方法为表面具有SiC单晶膜的半导体基板的制造方法，其包括：使碳附着于单晶硅基板的表面的工序；使附着了所述碳的所述单晶硅基板的表面碳化而形成SiC单晶底层膜的工序；在所述SiC单晶底层膜上形成非晶硅膜的工序；以所述SiC单晶底层膜为晶种，通过固相生长将所述非晶硅膜制成SiC单晶膜的工序。

技术领域

本发明涉及一种在单晶硅基板的表面具有SiC单晶膜的半导体基板的制造方法、及具有单晶硅基板和SiC单晶膜的SOI晶圆。

背景技术

SiC单晶基板，较之Si单晶基板损耗低、高频特性优异，且为可实现具有高耐压、高导热率及高击穿场强的半导体装置的材料。图13中示出了主要的半导体材料的物性。

专利文献1中公开了将SOI基板在烃类气体气氛中加热而使表面的Si层转化成单晶SiC膜，将上述单晶SiC膜作为种晶层并使其外延生长，从而制成单晶SiC基板(其中，底层基板为SOI基板)。此外，专利文献2中公开了在作为支撑基板而发挥功能的单晶硅基板的整个表面上形成作为嵌入氧化膜而发挥功能的氧化硅膜(SiO₂)，并在其之上形成SiC膜。进一步，专利文献3中公开了将表面具有单晶SiC膜的半导体基板用作化合物半导体基板的支撑基板。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-123675号公报

专利文献2：日本特开2008-41830号公报

专利文献3：日本特开2014-76925号公报

发明内容

本发明要解决的技术问题

专利文献1中公开了一种通过将单晶SiC膜作为种晶层并使其外延生长从而形成单晶SiC层的方法。在该制造工艺的情况下，第一层的Si(0.543nm)/3C-SiC(0.453nm)的晶格常数失配率为20％，为了缓和该情形而引发了大量的缺陷。若在这样产生大量缺陷的种晶上外延生长，则存在产生起因于种晶上的缺陷的外延缺陷等问题。虽然通过外延生长可增加SiC单晶膜的膜厚，但无法获得低缺陷的结晶性良好的SiC单晶膜。

专利文献2中公开了一种SOI基板，其形成有作为嵌入氧化膜而发挥功能的氧化硅膜(SiO₂)、及该氧化硅膜上的SiC膜本身或混合存在SiC键的作为晶格应变形成用层而发挥功能的含SiC层，但并没有记载SiC单晶层的形成方法。

专利文献3中公开了将在硅基板上形成有SiC单晶薄膜的基板作为支撑基板，将GaN成膜的方法，但SiC单晶薄膜并未被用作缓冲层。此外，并未提及SiC单晶层本身的缺陷、SiC单晶层的形成方法。

此外，对于超过600V的高耐压用途的SOI功率IC，需要数μm厚的BOX层。这样的SOI功率器件或RF器件具有优异的绝缘耐压特性，但器件放热多，因此要求向基底基板侧散热。然而，厚SiO₂膜的导热差，导致热量积蓄，因此以往在设计器件时，会在SOI层侧的器件表面侧设置金属电极，并在其上侧设置水冷散热器等。为了制成这样复杂的结构，需要经过复杂的工序，在成本、生产率方面是不利的。

由此，对于具有SiC单晶膜的单晶硅基板，谋求制造具有低缺陷、高结晶性、厚膜的SiC单晶膜的单晶硅基板。此外，谋求结构简单，可最大限度地抑制泄露电流且向基底基板侧的散热性高的SOI晶圆。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种可在单晶硅基板上形成低缺陷、高结晶性、厚膜的SiC单晶膜的半导体基板的制造方法，及具备具有SiC单晶膜的单晶硅基板的SOI晶圆。

解决技术问题的技术手段